现场设备资产管理技术综述

DD是Device Description（设备描述）的简写，诞生于上世纪80年代末期，伴随着过程自动化现场总线技术（HART、FF、Profibus等）一起出现的。现场总线技术带来的好处是数字化，但也引出了设备互操作的问题，因为即使诸如HART设备具有了标准的通用和常用命令，更多有关设备配置和特殊动作的执行（如温度传感器的分度号选择、流量仪表的流量参数设定等），仍需要通过厂商自定义的特殊命令来实现。为了让用户执行这些特殊的配置和操作，早期通常都是由各设备厂商自行提供特制的软件和工具，给现场应用带来了极大的不方便。

DD技术的提出，就是为了消除设备特殊性以及不同现场总线协议带来的用户选择和使用上的壁垒。其原理是采用一种统一的语法规则，为现场总线设备来编写一个电子字典（类似于设备驱动文件）；任何支持DD的主机/主控系统通过加载该电子字典，解析出对应设备的全部功能和访问方式，进而实现对设备的自动操作访问。该技术可以使得不同厂商的现场设备被任意第三方的手操器、主机系统所识别，并进行全面的访问和操作。

为了规范这样一种统一的语法规则，DDL语言（DD Language）被定义出来。它是一种结构化的编程语言，类似BASIC语言，语法结构更加面向对象（即现场总线仪表）。在上世纪90年代大多数计算机仅使用DOS操作系统时候，DDL在过程工业的出现，确实代表了当时最先进的技术。即使已经过去了30多年，该技术因为其简单、面向对象、兼容性等特点，仍在过程自动化系统中被广泛采用。

 时间到了2000年，各种现场总线智能仪表的应用获得了长足进步，仪表互操作性的需求也越来越广泛，不仅仅局限于仪表设备工厂生产和现场工程调试阶段的手操器参数设置为主，而希望仪表所具备的更多信息可以实时的、高效的被更大型的数字化信息系统（如AMS、SCADA等）所捕获和记录，因此设备描述和信息集成技术进入了新的发展时期。此阶段一方面是HART、FF、PI组织联合，将DDL做了增强，加入了图形显示元素（背景是Windows开始普及），并正式纳入IEC体系（IED 61804-3、4），取名EDD（Electronic Device Description）和EDDL（EDD Language）；另一方面是FDT/DTM技术的出现，提供了更高级的编码规则和运行逻辑，能为用户带来更加统一的操作和图形显示。可以看到，伴随着Windows视窗技术的发展，用户对于设备信息集成的需求也是在不断提升的，从上世纪末期只是为了实现互操作修改参数，发展到了希望能从数字通信中获取所需要的实时信息（例如实时测控值、报警信息），并通过友好的图形界面进行展示。

在各大总线基金会以及全球仪控制造企业的共同努力下，无论是EDD还是DTM技术，都获得了巨大的市场应用。但EDD/DTM的语法定义仅局限于过程自动化仪表及主控系统间的信息集成和互操作，并不是IT领域所广泛采用的OPC-UA或者XML等标准语法格式，因此在IIOT4.0时代遇到了现场侧信息向更上层IT域传输的语义解析壁垒。为此，各大基金会组织联合广泛的仪控制造企业，从2007年开始制定新的过程自动化设备描述和集成技术，先后形成了FDI（Field Device Integration）和PA-DIM（Process Automation – Device Information Model）标准。

其中FDI项目从2007年开始启动，2015年正式形成IEC标准61769并发布。FDI包括现场设备配套的FDI包文件，以及负责EDD/FDI包文件解析执行的FDI主站服务器/客户机的。FDI设备包文件（fdix文件）的内核仍然是原有的EDD技术，保留了对原有技术的兼容性；在此基础上增加了用户自定义的图形界面插件以及数字签名，提供更丰富的图形信息展示功能，以及文件的安全性管理。FDI主站服务器/客户机架构迎合了IT技术的发展需求，通过引入基于XML的信息模型（IM）概念，将过程工业传统的EDD语义，转变为IT域更熟悉的语法规则，并且通过OPC-UA接口，实现与上层IT域应用的信息交互。同期的FDT 3.0也具有相似的技术特征。

作为EDD的延续和增强，FDI保留了传统过程工业OT领域对现场设备的操作和访问方式，同时通过信息模型和OPC-UA接口，实现了与上层IT域的信息交互。但FDI中包含的很多现场设备信息过于繁琐，很多信息及操作出于安全考虑也仅适合于在过程控制系统内部使用，因此还需要一种更简洁的设备描述和集成方案，以简化OT与IT之间的信息交互。为此， FieldComm Group组织和OPC组织于2017年联合成立了PA-DIM项目组，以制定过程自动化统一的设备信息模型，并作为OPC-UA的行规之一。这样IT侧应用透过PA-DIM，可以直接读取并理解来自现场设备的信息，而无需做任何额外的语义解析。PA-DIM可以从现有设备的EDD和/或FDI包文件中通过映射生成，未来也将作为全数字仪表的标准信息模型，内嵌在现场设备中，使得 IT域的应用可以直接从现场设备中读取到所熟悉的语义信息。

过程工业生产已经从传统的4~20mA单向信息流测控，到了基于各种数字信息集成的预测性维护、专家系统、历史数据库、MES/ERP融合等的双向信息流高阶应用。随着数字信息的爆炸式迸发，要求更加高效、安全、便捷和规范的语义解析和信息集成技术。从EDD/DTM到FDI和PA-DIM，30多年的沉淀和蜕变，伴随着基于IP数字仪表的全面应用，必将为数字工厂建设带来新的生机和活力。